Question

（2010?青島模擬）在如圖14所示的電路中，電源電壓為8V，滑動(dòng)變阻器R₂的最大阻值為60Ω，電流表的量程為0～0.6A，電壓表的量程為0～15V．求（注：求解時(shí)畫(huà)出相應(yīng)的等效電路圖）：
（1）只閉合開(kāi)關(guān)S₁時(shí)，電流表示數(shù)為0.2A．則R₁為多少？
（2）只閉合開(kāi)關(guān)S₂時(shí)，電壓表示數(shù)為3.8V，此時(shí)小燈泡L正常發(fā)光．則小燈泡L的額定功率P_L額為多少？
（3）開(kāi)關(guān)S₁、S₂、S₃都閉合時(shí)，為保證各電路元件安全使用，則滑動(dòng)變阻器R₂的可調(diào)范圍和電流表相應(yīng)的變化范圍分別是多少？

Answer 1

分析：（1）當(dāng)只閉合開(kāi)關(guān)S₁時(shí)，電路為R₁的簡(jiǎn)單電路，根據(jù)歐姆定律求出R₁的阻值；
（2）只閉合開(kāi)關(guān)S₂時(shí)，R₁、L串聯(lián)，電壓表測(cè)L兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)和歐姆定律求出電路中的電流，再根據(jù)歐姆定律求出L的阻值；
（3）開(kāi)關(guān)S₁、S₂、S₃都閉合時(shí)，R₁、R₂并聯(lián)，由題意可知當(dāng)電流表的示數(shù)為0.6A時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻最小，利用并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)和歐姆定律求出其大小，進(jìn)而得出滑動(dòng)變阻器可調(diào)節(jié)的范圍；當(dāng)滑動(dòng)變阻器全部接入電路時(shí)，電路中的電流最小，根據(jù)歐姆定律求出其電流，再根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)求出電流表的示數(shù)，從而得出電流表相應(yīng)的變化范圍．

解答：解：（1）只閉合開(kāi)關(guān)S₁時(shí)，等效電路圖如圖1，R₁=

U

I1

=

8V

0.2A

=40Ω；

（2）只閉合開(kāi)關(guān)S₂時(shí)，等效電路圖如圖2，
I_L=

U-UL

R1

=

8V-3.8V

40Ω

=0.105A，
小燈泡L的額定功率為：P_L額=U_LI_L=3.8V×0.105A=0.399W；
（3）開(kāi)關(guān)S₁、S₂、S₃都閉合時(shí)，等效電路圖如圖3，干路電流最大，
只能到達(dá)0.6A，此時(shí)通過(guò)R₂的電流最大：I_2大=0.6A-0.2A=0.4A，
R₂的最小值為：R_2小=

U

I2大

=

8V

0.4A

=20Ω，
所以滑動(dòng)變阻器R₂的可調(diào)范圍是20Ω～60Ω．
當(dāng)滑動(dòng)變阻器R₂接入電阻最大為60Ω時(shí)，
I_2小=

U

R2大

=

8V

60Ω

=0.13A，
這時(shí)干路電流最小為I_小=0.2A+0.13A=0.33A，
所以電流表相應(yīng)的變化范圍是0.60A～0.33A．
答：（1）R₁的阻值為40Ω；
（2）小燈泡L的額定功率為0.399W；
（3）開(kāi)關(guān)都閉合時(shí)為保證各電路元件安全使用滑動(dòng)變阻器范圍為20Ω～60Ω，電流表相應(yīng)的變化范圍為0.60A～0.33A．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的特點(diǎn)，以及歐姆定律的計(jì)算與應(yīng)用；關(guān)鍵是開(kāi)關(guān)閉和斷開(kāi)時(shí)電路串并聯(lián)的辨別；難點(diǎn)是為保證各電路元件安全使用時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻大小的判斷．